Как я недавно написал, в июле я поеду в Санта-Барбару на Graduate Research Seminar. Окончательная программа, кто и когда докладывается, еще не известна. Но у меня есть копия e-mail’a, посланного организаторами всем еще не названным участникам. Так в частности я вычислил Джоша и уже поговорил с ним в пятницу: если у меня есть e-mail'ы, то есть имена, а значит и возможность заочно познакомиться со статьями всех приглашенных аспирантов. Мне нравится поражать людей неожиданными познаниями в их научных проектах.Первым по алфавиту стоял некто Александр Абела из группы Брюса Липшутца из самой Санта-Барбары. (Наверно, слегка обидно, когда конференция проходит в твоем же городе; это как в случае международных олимпиад по химии: кто-то едет в далекие экзотические страны, но кто-то отправляется на олимпиаду в Москву, как было в 1996 и 2007 годах). Получил он бакалавра в Стэнфорде в 2005 году, что весьма странно, так как на симпозиум приглашены аспиранты четвертого года, то есть начавшие PhD программу в 2007-ом. Чем он два года занимался? В армии служил?
Под руководством Липшутца и с помощью старших товарищей Александр опубликовал к настоящему времени 4 статьи (всякие приглашенные обзоры и обзорчики не считаются): две в Org. Lett.: раз,
два; одну в Angewandte; и одну
в JACS’е.
Вот я решил все четыре в воскресенье прочитать. Химия на первый взгляд показалась не особо разнообразной (мои карбен-бораны со стороны не кажутся все на одно лицо), вращающейся вокруг биарильных сочетаний, катализируемых палладием. Вроде уже и Нобеля за них дали, а люди все продолжают копаться в деталях и оптимизировать уже переоптимизированное. По крайней мере, ссылки только на основные обзоры и непосредственно похожие статьи занимают немалую часть этих коротких публикаций. Они и сами быстро собрали по 30-40 цитирований, хотя я почти наверняка уверен, что это цитирования из серии «мы их работу не повторяли, но они тоже работают над C–H активацией арилмочевин».
Но вначале они изучали классическое сочетание Сузуки–Мияюры: арил галогенид + арил бороновая кислота.
Новая фишка заключалась в том, чтобы провести реакцию при комнатной температуре в воде. И если первая проблема была решена с помощью хитроумных катализаторов (не ими придуманных, да и сами катализаторы были подарены фирмой, а не синтезированы), то вот растворимость в воде была повышена внесением нейтральных амфифилов: молекул, состоящих из длинного полярного полиэтиленгликолевого хвоста, присобаченного к чему-нибудь липофильному. То есть реакция шла не совсем в воде, а в эмульсии: в мицеллах, образуемых амфифилом.В общем, экспериментально работа несложная: сиди и гоняй многочисленные сочетания между коммерчески доступными исходниками в стеклянных пендюрках. В таких случаях я говорю: «Сколько нужно примеров, чтобы я поверил в реакцию? Достаточно одного хорошего примера». Они же расщедрились и на 20 и на 30 примеров, не всегда блещущих разнообразием. Наприиеер, две Org. Lett. статьи отличаются только тем, что в первой реакции проводятся с карбоциклическими арилами, а во второй в тех же условиях сквашиваются гетероциклические арилы. Оставим за скобками вопрос, многому ли научится аспирант на таком проекте, и перейдем непосредственно к заявленной «зелености» продемонстрированной химии.
В введении и выводах к статьям всячески подчеркивается, как это здорово, что реакция идет в воде, а не в противном вонючем органическом растворителе. Мол, они эти растворители составляют большую часть токсичных отходов, а сейчас реакция пошла в воде, и настало счастье. «Не так быстро», – заявляю я. Сама по себе идея перенести реакции в воду добавлением ПАВ интересная, хотя, наверняка, не новая, но к «зелености» и «экологичности» имеет настолько опосредованное отношение, что я бы о них умолчал.
Во-первых, насколько чиста такая вода после проведенной реакции? Не становится ли она сама токсичным отходом, который к тому же сложнее уничтожить или переработать, чем многие органические растворители.
Во-вторых, я абсолютно согласен, что львиную долю отходов составляют растворители (и еще силикагель). Но не те растворители, что используются для проведения реакций, а те, которые льются во время хроматографий, мойки посуды, экстракций. Это еще Карран подмечал: «Пишут, что химия зеленая-зеленая, реакция в 2 мл воды, а потом бух – и на колонке продукт выделяют, выливая по литру петролейного эфира и этилацетата». Вот рассматриваемые работы как раз классический пример того, что сэкономили 2 мл орг. растворителя на реакции, а потом потратили 500 мл на хроматографическую очистку.
В-третьих, я так и не понял, чем им не нравятся водно-органические среды. Раз уж все равно добавляют 2 весовых процента некоей органики, то почему бы не добавить 10% более дешевого этилового спирта. Реакция может пойти ничуть не хуже. Между прочим, в чистой воде они получили 75% конверсии против 96% с ПАВом. Так как выходы не проверяемы и принимаются на веру, то у меня возникают мысли, а нельзя ли поэкспериментировать с теми же катализатором и основанием, чтобы получить 100% конверсию в чистой воде.
В-четвертых, я бы постеснялся называть «зеленой» реакцию, в которой плавает палладий, 3 экв. триэтиламина (да на 2 мл воды у них 0.42 мл этого вонючего амина – очень «зеленая» химия в «воде»), а в последующих статьях по С–Н активации к ним добавляются ацетат серебра AgOAc (2 экв.), бензохинон (5 экв.) и даже тетрафтороборная кислота HBF4 (5 экв.). Растворитель тут далеко не самая опасная штука.
Кстати, те же катализаторы тоже надо синтезировать. Истинный енвайерменталист мыслит глобально и сравнивает: есть легко доступный и дешевый катализатор, выходы 80%, но надо греть при 120 oС, и есть дорогой катализатор, который надо синтезировать из первого в несколько стадий (со всеми соответствующими потерями и отходами), но выходы 95%, и реакция идет при комнатной температуре.
Так что меня эти постоянные ссылки на «зеленость» в научных статьях (а не в пресс-релизах) раздражают. Понятно, что хочется произвести впечатление на налогоплатильщиков, но Org. Lett. читают и решения по грантам принимают химики, а не фермеры из Оклахомы. Отсюда же идут «наномицеллы» вместо старых добрых мицелл. Да, все мы понимаем, что это только начало пути, и авторы жаждут выразить свои благородные помыслы как можно раньше, но я не разделяю их энтузиазма: в начале пути молчи – хвастаться будешь, когда доберешься до цели. Я тоже могу много чего рассказывать о «зелености» карбен-боранов, но чаще я предпочту честно сказать, что они представляют лишь академический интерес.
В промышленных масштабах все, конечно, по-другому. Хроматографию там не жалуют. Но сомневаюсь, что условия Липшутца будут широко применяться в будущем. Работа интересна как раз таки академической идеей, что ПАВ может ускорять реакции неполярной органики в полярных средах. Из нее в будущем может выйти практический толк, если уже где-нибудь не вышел.
Или я не прав и это замечательные прогрессивные статьи, истинные образчики «зеленой» химии?
Комментариев нет:
Отправить комментарий